ĐỀ TÀI:

QUY TRÌNH SẢN XUẤT NỆM

CAO SU

SVTH: NHÓM 9

GVHD: TS. NGUYỄN THỊ LÊ THANH

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BỘ MÔN POLYMER

DANH SÁCH NHÓM 9

• Trƣơng Vinh

• Nguyễn Hữu Tâm

• Nguyễn Quốc Hƣng

• Nguyễn Khắc Tiến

• Quách Hữu Nhân

MỤC LỤC

I • TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM NỆM CAO SU

II • NGUYÊN LIỆU VÀ ĐƠN PHA CHẾ

III • LÝ THUYẾT TẠO NỆM CAO SU

IV • QUY TRÌNH SẢN XUẤT NỆM CAO SU

V • TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM NỆM CAO SU:

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GIƢỜNG VÀ NỆM

Thời kỳ đồ đá: con ngƣời đã phát minh ra

Giƣờng và Nệm. Chiếc nệm đầu tiên bao gồm

đống lá, cỏ, rơm và da động vật trên đó.

Cuối thế kỷ 19: Nệm lò xo đã đƣợc phát minh

để phân phối trọng lƣợng cơ thể và hoạt động

chống sốc.

Năm 1929: Dunlop giới thiệu 1 công nghệ đã

biến lƣu hoá mủ cao su vào bọt cao su và

đƣợc ứng dụng rộng rãi cho đến ngày hôm

nay nhƣ Nệm (Đệm) Cao Su và Gối Cao Su

(vì thế mà có tên Dunlopillo),

Năm 1950: Hai anh em nhà Talalay đã

phát triển quy trình sản xuất nệm cao su.

Ngày nay các loại nệm không ngừng

phát triển. Chất lƣợng cuộc sống ngày

càng đƣợc nâng cao.

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN GIƢỜNG VÀ NỆM

1.2 CÁC LOẠI NỆM CAO SU

Nệm cao su thiên nhiên: Nệm cao su

thiên nhiên đƣợc sản xuất từ 100%

cao su thiên nhiên

Nệm cao su nhân tạo: Cao su

nhân tạo đƣợc tạo ra từ phản ứng

trùng ngƣng các cấu trúc đơn

bao gồm isopren (2-methyl-1, 3-

butadien), 1,3-butadien,

cloropren (2-cloro-1,3-butadien)

và isobutylene (methylpropen)

với một lƣợng nhỏ phần trăm

isopren cho liên kết chuỗi.

1.2 CÁC LOẠI NỆM CAO SU

Kích thƣớc nệm cao su

thƣờng sản xuất theo quy cách

chuẩn mặt trên có các lỗ hình tròn

nhỏ đƣờng kính 0,5cm, sâu 3cm,

những lỗ này cách nhau 2cm. Mặt

dƣới là các lỗ hình vuông kích

thƣớc 5 x 5 x 5cm, cách đều nhau 2

cm.

Bề dày nệm cao su

Chiều dài: 2m

1.2 MỘT SỐ CÔNG TY SẢN XUẤT NỆM CAO SU

1.3 YÊU CẦU NỆM CAO

SU

II. NGUYÊN LIỆU VÀ ĐƠN PHA CHẾ:

2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN

Latex cao su thiên nhiên.

Chất tạo bọt.

Chất gel hóa.

Chất ổn định bọt.

Chất phòng lão.

Chất hỗ trợ phân tán.

Chất độn.

Chất xúc tiến.

Chất trợ xúc tiến.

Hệ lƣu hóa lƣu huỳnh.

2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN

Latex: Một trạng thái nhũ tƣơng (thể sữa

trắng đục) của các hạt từ cao su (pha phân

tán) trong môi trƣờng phân tán lỏng. Ở

VN, latex còn đƣợc gọi là mủ cao su nƣớc.

Mủ latex phải đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt theo

tiêu chuẩn ISO : 9001 – 2000 và TCVN 6314 : 1997 nhƣ

sau: [Nguồn tham khảo: www.vnrubbergroup.com]

STT Tên tiêu chuẩn Mức

1 TSC, % , min 61,5

2 DRC,% , min 60

3 Hàm lƣợng chất khô không cao su, % ,

max

2

4 Hàm lƣợng NH3 (g/100g latex), % ,

min

0,6

5 Nồng độ ổn định cơ học MST, giây,

min

650

6 Chỉ số acid béo bay hơi (VFA), max 0,2

7 Chỉ số KOH 0,8

8 Hàm lƣợng chất cặn, % , max 0,1

9 Hàm lƣợng Cu, ppm, max 8

10 Hàm lƣợng Mn, ppm, max 8

11 Hàm lƣợng chất đông kết, % , max 0,05

12 Độ pH 10

13 Tỷ trọng 0,94 - 0,95

Tiêu chuẩn ISO : 9001 – 2000 và TCVN 6314 : 1997

2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN

Chất tạo bọt: Là những chất trong quá trình lƣu hóa do sự

nhiệt phân nên có khả năng phóng thích chất khó nhƣ N2,

O2… tạo ra những khoảng trống có hình dáng nhƣ tổ ong nhỏ

hoặc cực nhỏ. Thƣờng ở dạng bột, dạng dung dịch hay nhũ

tƣơng nhƣ potassium oleate C17H33COOK, hỗn hợp của

soaps và chất ổn định gọi là Emulsion E3

Chất gel hóa: Là chất đƣợc đƣa vào hỗn hợp

latex nhằm tăng sức căng bề mặt của bọt khí

tạo điểm đông đặc và giữ bọt khí ở trạng thái

ổn định. Thƣờng sử dụng sodium silicofluoride,

CO2, CFC để làm tác nhân gel hóa chúng trong

latex.

Chất ổn định bọt: Khi đƣa vào hỗn hợp latex thì có tác dụng

giữ cho bọt không bị vỡ ra khi ta khuấy tạo gel. Ta có thể

dùng ZnO hay các loại chất ổn định bọt thƣơng mại bán trên

thị trƣờng nhƣ Foamax.

Chất hỗ trợ phân tán: Có tác dụng giúp các phụ gia phân

tán vào trong latex. Ta dùng chất hỗ trợ phân tán có thành

phần là Sodium Lignosulfonate , dạng bột, dung dịch 1% có

pH từ 7 – 9.

2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN

Chất độn: Nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm và tăng

cơ tính của nệm. Ở đây ta dùng kaolinite clay (cao lanh).

Siêu xúc tiến ZDEC: Tính chất: không vị, không tan trong

nƣớc, rƣợu, xăng, hơi tan trong benzen và aceton, tan nhiều

trong chloroform. Rất ít bị biến tính khi tồn trữ.

Chất phòng lão - styrenated phenol (SP): Chất lỏng màu

vàng. Tan đƣợc trong benzen, axeton, ethanol và chloroform,

không hòa tan trong nƣớc. Là chất phòng lão không nhuộm

màu, thích hợp sử dụng cho sản phẩm cao su có màu sáng.

Có khả năng chống lão hóa do ánh sáng, thời tiết rất tốt và

không gây ô nhiễm. Đƣợc sử dụng ở dạng nhũ tƣơng, thích

hợp cho các sản phẩm nhƣ nệm.

Hệ lƣu hóa: Ứng dụng: làm tác nhân

lƣu hóa nên yêu cầu độ phân tán cao để

tránh sự lƣu hóa cục bộ. Thƣờng dùng

là hệ lƣu hóa lƣu huỳnh.

2.1 NGUYÊN LIỆU NỆM CAO SU THIÊN NHIÊN

2.2 ĐƠN PHA CHẾ PHÒNG TN

STT Nguyên liệu Đơn pha

chế khô

Đơn pha

chế ƣớt

1 Cao su trong latex (60%) 100 167

2 Chất tạo bọt potassium

oleate, dung dịch 20 % 1.5 7.5

3 Foamax, dung dịch 20% 1 0.5

4 Kaolinite clay 20 4020220

5 ZnO, huyền phù 50 % 5 10

6 SP, nhũ tƣơng 50 % 1 2

7 Sodium silicoflouride,

dung dịch 20 % 1 5

8 ZDEC ( Ethyl zymate ),

huyền phù 50 % 1 2

9 S, huyền phù 50% 2 4

TỔNG CỘNG 131.6 218

2.2 ĐƠN PHA CHẾ TRONG NHÀ MÁY

III. LÝ THUYẾT TẠO NỆM CAO SU:

3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TẠO BỌT CAO SU

Bọt cao su là hỗn hợp vật liệu cao cấp để sản xuất niệm, bọt

cao su có tính đàn hồi cao, tính diệt khuẩn rất tốt và là vật

liệu làm nệm rất tốt cho sức khỏe đƣợc tiến sỹ Lammers

chứng minh.

3.2 QUY TRÌNH TẠO BỌT CAO SU

Chuẩn bị nguyên liệu:

S, ZnO, ZDEC…. dạng hạt sẽ đƣợc đƣa vào máy nghiền bi để

đƣợc nghiền nhỏ theo kích thƣớc yêu cầu. Các hóa chất sẽ

đƣợc pha trộn thành dạng huyền phù hay dung dịch với nồng

độ thích hợp theo yêu cầu đơn pha chế, và đƣợc pha thành 4

hỗn hợp.

Phối trộn: Hỗn hợp 1 sẽ đƣợc phối trộn với nhau trong bồn phối

trộn, tốc độ cánh khuấy khoảng 1000 vòng/ phút, trong

khoảng thời gian từ 15 – 20 phút, hỗn hợp 1 đƣợc ủ ở 40 độ

C, trong khoảng từ 14-16h tốc độ khuấy 20 vòng/phút. Khi

kết thúc quá tình tiền lƣu hóa thì cho tiếp hỗn hợp 2 vào, tiếp

tục khuấy đều để tạo sự phân tán đều.

Foamax

Kali Oleat

Hỗn hợp 3

Tạo bọt:

Cho hỗn hợp 3 vào. Để tăng hiệu quả tạo bọt, tiến

hành khuấy tạo bọt, tốc độ cánh khuấy nhanh hơn, khoảng

2000 vòng/ phút, để nhằm lôi cuốn khí vào nhiều và tránh

bọt khí mới bị vỡ, đồng thời các bọt khí mới sẽ tạo thành

nhiều hơn. Thời gian 14 phút.

ZnO,

20%

Hỗn

hợp 4

Sodium

Silcol-

Floride, 20%

Máy nghiền

bi

Bồn khuấy

Gel hóa:

Khi kích thƣớc bọt đạt yêu cầu, ta tiếp tục cho hỗn hợp

4 vào, khuấy đều. Lúc này, natri silicolflouride sẽ gel hóa các

bọt khí, ổn định kích thƣớc bọt khí trƣớc khi lƣu hóa, làm

tăng độ nhớt, ngăn sự thoát nƣớc của bọt khí và làm tăng sức

căng bề mặt của bọt khí tại điểm đông đặc. Thời gian gel hóa

từ 5 – 8 phút.

3.2 QUY TRÌNH TẠO BỌT CAO SU

Ổn định bọt: Hỗn hợp latex sau quá trình khuấy tạo bọt, và

cho chất gel hóa vào, thì cần phải giữ ổn định, để không bị

vỡ ra, cần phải cho vào chất ổn định bọt (tác nhân gel hóa

thứ cấp) vào sau cùng.

Hỗn hợp

2

Hỗn hợp

1

Hỗn hợp

3

Hỗn hợp

4

Hỗn hợp bọt

Khuấy trộn tạo bọt

Ủ

IV. QUY TRÌNH SẢN XUẤT NỆM CAO SU:

Nguồn www.geofoam.in/latex-foam-manufacturing.html

4.1 PHƢƠNG PHÁP DUNLOP

Năm 1929 Mr.E.A.Murph đã phát minh ra phƣơng

pháp sản xuất nệm cao su thiên nhiên, ngày nay đƣợc biết

đến với tên gọi là phƣơng pháp Dunlop.

4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

Năm 1950, khi khoa học công nghệ phát triển, hai anh

em nhà Talalay đã phát triển quy trình sản xuất nệm cao su

và đƣợc gọi là phƣơng pháp Talalay.

4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

Thổi khí CO2

4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

4.2 PHƢƠNG PHÁP TALALAY

4.3 SO SÁNH HAI QUY TRÌNH DUNLOP VỚI TALALAY

NỆM CAO SU THEO QUY

TRÌNH DUNLOP NỆM CAO SU THEO

QUY TRÌNH

TALALAY

4.3 SO SÁNH HAI QUY TRÌNH DUNLOP VỚI

TALALAY

Quy trình Dunlop Quy trình Talalay

Công nghệ đơn giản hơn. Chi

phí cho việc sản xuất cũng sẽ rẻ

hơn nhiều.

Công nghệ phức tạp hơn. Chi

phí sản xuất rất tốn kém gấp 4 lần.

Không chính xác, ổn định

nhƣ Talalay latex do Sản phẩm

có tỉ trọng cao, độ cứng cao và

cấu trúc xốp ít không bền.

Chất lƣợng cao hơn, ổn định

hơn do tạo ra sản phẩm có cấu trúc

tổ ong, có đặc tính đàn hồi và rất

mềm mại.

Sử dụng Flouride để gây gel

xốp trong khuôn

CO2 đƣợc dùng để gây gel hỗn

hợp latex.

Latex vào khuôn, Không khí

đƣợc bơm vào latex lỏng tạo xốp.

Latex vào khuôn và đậy kín,

khuôn đƣợc hút chân không.

Serum đƣợc tạo bọt trong

máy ly tâm, đổ vào khuôn, gia

nhiệt và sấy ở nhiệt độ thấp và

hỗn hợp đóng rắn lại

Sau khi latex đƣợc đổ vào

khuôn,khuôn đƣợc đậy cho kín

khí, quá trình làm lạnh nhanh để

ổn định vật liệu sẽ tạo ra nhiều

cấu trúc lỗ li ti.

4.4 PHƢƠNG PHÁP SẢN XUẤT LIÊN TỤC

Nhằm khắc phục những nhƣợc điểm của hai phƣơng

pháp Dunlop và Talalay nên phƣơng pháp sản xuất nệm cao

su đã ra đời phƣơng pháp sản xuất nệm cao su liên tục.

4.5 KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG SẢN PHẨM

Thiết bị đo độ chịu nén Thiết bị đo lực cắt

STT Chỉ tiêu Đơn vị Tiêu chuẩn

1 Trọng lƣợng riêng biểu

kiến kg/m3 175 ÷ 200

2 Chỉ số độ cứng N 300 ÷ 400

3

Độ biến dạng nén dƣ

(nén 25% bề dày, liên tục

22h, 70 ± 1°C)

% ≤ 6.0

4 Độ bền kéo kg/dm2(tấc vuông) ≥ 200

5 Độ dãn dài khi đứt % ≥ 220

6 Hệ số lão hóa (70°C,

72h) > 0.85

7 Hàm lƣợng Đồng (Cu) mg/kg ≤ 10

8 Hàm lƣợng Mangan

(Mn) mg/kg ≤ 50

V. TÀI LIỆU THAM KHẢO:

• [1]. Nguyễn Hữu Trí, Công nghệ cao su thiên nhiên, Nhà

xuất bản trẻ, 2001.

• [2]. Nguyễn Thị Lê Thanh, Bài giảng Vật liệu Cao su,

Trƣờng Đại học Bách Khoa TP.HCM, 2013.

• [3]. I.Franta, Elastomers and Rubber Compounding

Materials, S N T L - Publishers of Technical Literature,

1989.

• [4] Nguồn wedsite:

www.sleepacademy.org/2013/12/

www.kymdan.com/vie/tech/latex.aspx

www.savvyrest.com/why-savvy-rest/natural-dunlop-talalay

www.geofoam.in/latex-foam-manufacturing.html

Cảm ơn cô và các bạn đã lắng nghe!